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Die Rolle der tumorassoziierten Makrophagen für das Wachstum und die Angiogenese des murinen Pankreaskarzinoms

  • Diese Arbeit befasste sich mit dem Einfluss der tumorassoziierten Makrophagen (TAM) auf die 6606-PDA-Pankreaskarzinomzellen in vivo und in vitro. Bei der Betrachtung der Interaktion zwischen Tumorzellen und Makrophagen in vitro zeigte sich, dass die Pankreaskarzinomzellen ein Milieu erzeugten, in dem sich M1-Makrophagen zu M2-Makrophagen differenzierten. Des Weiteren wurde anhand des Vitalitätsassays nachgewiesen, dass M2-Makrophagen einen stimulierenden Effekt auf die Tumorzellproliferation hatten, während M1-Makrophagen die Tumorzellproliferation hemmten. Im Mausmodell wurde der Einfluss der Makrophagen untersucht. Hierbei wurde die Infiltration von Makrophagen in das Pankreaskarzinom nachgewiesen. Durch medikamentöse Makrophagen-Reduktion wurde signifikant die Rekrutierung von Makrophagen in die Pankreaskarzinome der Versuchstiere verringert. Unter Reduktion der TAM kam es zu einem signifikant verminderten Tumorwachstum und zu einer deutlich verringerten Tumorangiogenese. Für das Tumorwachstum sind MMP (Matrix Metallo Proteinasen) wichtige Voraussetzung. Der Gehalt von MMP-9 und MMP-12, welche von Makrophagen produziert werden können, ergaben keinen signifikanten Unterschied in beiden Versuchsgruppen. Hier muss die Fähigkeit der Tumorzellen, diese Enzyme selbst zu produzieren, als mögliche Ursache für die ähnlich hohe Expression trotz Reduktion der TAM-Infiltration diskutiert werden. Die Bestimmung von VEGF in den Tumoren und in den Seren der Versuchstiere ergab einen Anstieg dieses Wachstumsfaktors in der Gruppe mit Makrophagen-Reduktion. Der höhere VEGF-Gehalt in den Tumoren mit verminderter Makrophagen-Infiltration kann als Ausdruck der Tumorhypoxie und der fehlenden Mikrovaskularisation sowie als Versuch der Makrophagen-Rekrutierung interpretiert werden. Die Betrachtung der Interleukin-Expression unter Makrophagen-Reduktion zeigte, dass MCP-1 im Serum der Versuchsgruppe mit TAM-Reduktion signifikant erhöht war. Ebenfalls wurde in den Tumoren selbst ein hoher Gehalt an MCP-1 nachgewiesen. MCP-1 ist ein sehr potenter Mediator der Makrophagen-Migration. Seine Expression könnte als Folge der verminderten Makrophagen-Population ebenfalls kompensato-risch erhöht gewesen sein. Mit dem Nachweis von IL-4 und IL-10 im Tumorgewebe, auch unabhängig von der Infiltration durch Makrophagen, konnte die Präsenz zweier wichtiger Induktoren der alternativen Makrophagen-Aktivierung bewiesen werden. Dies stützt die Hypothese, dass die Differenzierung der M2-Makrophagen im Tumorgewebe selbst stattfindet. Das Pankreaskarzinom ist eine maligne Erkrankung, für deren Therapie nach wie vor nur begrenzte Maßnahmen zur Verfügung stehen. Ein präziseres Verständnis der Pa-thogenese ist daher von großer Wichtigkeit. Durch nähere Betrachtungen des Tumor-mikromilieus und der Wechselwirkungen zwischen Immunsystem und Tumorzellen könnte es möglich sein, neue therapeutische Ansätze für die Behandlung von Patien-ten mit einem Pankreaskarzinom zu generieren. Insbesondere könnte die Hemmung der M2-Makrophagendifferenzierung sowie die Induktion von M1-Makrophagen im Tumor für die Therapie des Pankreaskarzinoms ein vielversprechender Ansatz sein.
  • This work analysed the impact of TAMS on pancreatic cancer in vivo and in vitro. Regarding the Interaction between the tumor cells and the macrophages it could be shown that the 6606-PDA-tumor cells create a microenvironment in which M1-macrophages are induced to differentiate to the M2 phenotype. With a vitality assay we could prove that M2-macrophages have a stimulating effect on the proliferation of the tumor cells and that M1-macrophages inhibit the proliferation of the tumor cells. In a murine mouse model we could prove the infiltration of macrophages into the pancreatic cancer. Macrophages were depleted by clodronate liposomes. Clodronate treatment reduced the infiltration of TAMS into the tumor and the tumor growth significantly. Tumorangiogenesis was also reduced. MMPs (matrix metallo proteinases) are important for tumor growth. MMP-9 and MMP-12 are produced by macrophages and there was no difference between the levels of both MMPs in both test groups. The ability of the tumor cells to produce these Enzymes themselves should be considered as a possible reason for similar levels of MMPs in both test groups. The measuring of VEGF in tumor an serum showed higher levels of VEGF in mice with TAM depletion. Lower TAM levels, lower microvessel density and tumor hypoxia could be a possible inductor for higher VEGF levels. Regarding the interleukin expressions under TAM depletion it could be shown that MCP-1 levels in mice serum were significantly higher. High levels of MCP-1 were also measured in the tumors of both test groups. MCP-1 is a potent inductor of macrophage migration, its levels could have been compensatory higher due to the lower macrophage population in the group with macrophage depletion. IL-4 and IL-10 are important inductors of the alternative activation of macrophages. Both were found in the tumor tissues. This finding supports the hypothesis that the differentiation towards the M2 phenotype of the macrophages takes place in the tumor microenvironment. More effective therapies are required to improve survival of pancreatic cancer. Possible immunologic targets include tumour associated macrophages (TAMs), generally consisting of M1- and M2-macrophages. This quid pro quo of tumor cells and M2-macrophages could serve as a new target for future immunotherapies that interrupt tumor promoting activities of TAMs and change the iNOS-arginase balance towards their tumoricidal capacities.

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Metadaten
Author: Swantje Hagemann, Marike Merkel
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002698-3
Title Additional (English):Role of the tumor associated macrophage for growth and angiogenesis of the murine pancreatic cancer
Advisor:Prof. Dr. Wolfram von Bernstorff
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2017/01/30
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2016/08/09
Release Date:2017/01/30
Tag:Makrophagendepletion
Macrophage depletion, Pancreatic cancer, Tumour-associated macrophages
GND Keyword:Bauchspeicheldrüsenkrebs, Makrophage
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit